基于瞬时频率估计的进动锥体目标微多普勒频率提取方法

该文针对进动锥体目标的微动特性提取,建立等效散射点模型下的微多普勒频率与目标运动参数关系。结合进动调制的微多普勒频率近似正弦变化规律的特点,提出基于瞬时频率估计和随机抽样一致性(RANSAC)的进动目标微多普勒频率提取方法。该方法将回波信号分为若干段,每一段的回波信号近似为若干线性调频(LFM)信号分量之和,通过调频Relax算法估计各信号分量的瞬时频率,并通过随机抽样一致性算法估计散射点的微多普勒曲线。基于仿真数据和电磁计算数据的实验验证了该方法的有效性及稳健性。     

基于PCA和自适应步长IVA的EMG伪迹去除方法

针对脑电(EEG)信号在采集过程中易受到肌电(EMG)伪迹干扰,且EMG伪迹复杂多变难以去除的问题,提出一种基于主分量分析(PCA)和自适应步长独立向量分析(IVA)相结合的EEG中EMG伪迹去除方法。首先,利用PCA将EEG信号的主分量提取出来,对数据降维;然后对主分量引入IVA算法,根据高阶统计量和二阶统计量,结合EMG伪迹的非高斯性和弱相关性进行EMG伪迹分离,同时引入基于分离效果的自适应步长选取方法,增强分离效果。实验中采集了8通道的EEG信号,测得各通道相对均方根误差为0.09～0.2,算法的平均EMG伪迹分离率为98%,且相比单独使用IVA时间节省20%,该方法适用于动态EEG中EMG伪迹的去除。     

面向目视解译的全极化SAR船只精细化特征表征方法

随着卫星技术的发展,极化合成孔径雷达(PolSAR)数据的分辨率和数据质量得到大幅提升,为人造目标的精细化目视解译提供了良好的数据条件。目前主要采用多分量分解的方法,但是易造成像素错分问题,为此,该文结合Yamaguchi极化分解和极化熵提出了一种非固定阈值划分的方法用于实现全极化SAR图像船只结构精细化特征表征。Yamaguchi极化分解能够识别基本散射机制,其修正后的体散射模型更符合实测数据,可有效对人造目标进行表征。极化熵H在弱去极化状态下可以看成某一指定等效点的目标散射机制,能够有效突出船只主散射特征。因此,该文通过将Yamaguchi极化分解算法的非固定三分量与极化熵的低中高熵内嵌,将其分为非固定阈值的九分类成分,从而降低硬阈值处理在阈值边界处受噪声影响产生的类别随机性。并且将二次散射和单次散射均显著的区域称为混合散射(MSM),以更好匹配实验中船只典型结构的散射类型。在此基础上,利用广义相似性参数进一步缩短类内距离,采用改进后的GSP-Wishart分类器进行迭代聚类,旨在通过提高二次散射和混合散射机制以提高不同类型船只可区分度。最后,该文采用中国上海某港口的高分三号全极化...     

基于简缩极化数据的三分量分解模型

基于部分极化波的二分理论,提出了一种针对简缩极化数据的三分量分解模型。该模型将简缩极化数据的Jones相干矩阵分解成表面散射、偶次散射和体散射三种散射机制Jones相干矩阵之和,进一步得到这三种散射机制各自的散射功率。选取德国根多夫市普拉特灵(Plattling)地区的TerraSAR-X全极化数据生成简缩极化数据,用提出的三分量分解模型对得到的简缩极化数据进行分解,并将分解结果与全极化数据的Pauli分解结果进行对比。实验结果表明:提出的简缩极化数据三分量分解模型能够很好地描述表面散射和体散射的散射行为。但是,相比全极化数据的分解结果,提出的模型高估了体散射分量,导致偶次散射分量偏小,这个问题需要进一步的研究来解决。     

复杂多径信号下基于空域变换的米波雷达稳健测高算法

针对米波(VHF)雷达的复杂多径信号中散射分量的非高斯性严重影响测高的稳定性,该文提出了稳健的空域符号变换最大似然测高算法。该算法先对多维阵列快拍矢量进行空域符号变换处理,以抑制散射分量野值点对阵列协方差矩阵及其测高算法的影响,再计算符号协方差矩阵(SCM),然后根据符号协方差矩阵的映射等效性和特征空间不变性,将符号协方差矩阵应用到最大似然(SCM-ML)测高算法中,实现了稳健的米波雷达低角测高。该算法有效抑制了多径信号中散射分量和波束打地形成的强杂波的非高斯性,提高了米波雷达低角测高的稳健性。仿真结果和实测数据验证了算法的稳健性与有效性。

     

雾霾天气下降质图像的清晰化处理

针对雾霾天气条件下大气散射和悬浮颗粒物引起的图像对比度、清晰度降低问题,提出通过采用独立分量分析( ICA)算法分解图像中具有相互独立分量的混合像元,估计图像有用信息分量。因乘性噪声信息的存在,会导致估计的图像有用信息有一定的偏差;采用基于噪声检测的局部自适应中值滤波对估计的图像有用信息进行了进一步校正。实验结果证明：新算法能有效去除雾霾,提高图像的清晰度和对比度。     

一种改进的极化SAR图像四成分分解方法

目标分解是极化合成孔径雷达（SAR）应用的重要基础,其中四成分分解算法在对城市等复杂地物的分析中有很好的应用。原四成分分解得到的体散射分量通常较大,这是由于所应用的体散射模型不能完全描述实际复杂地物的随机散射过程造成的。为了更好分析地物的实际物理散射特性,结合新的体散射模型,提出了一种改进的全极化SAR图像四成分分解算法。对目标散射相干矩阵进行定向角旋转,利用新的体散射模型对目标矩阵进行分解,在分解过程中加入功率限制以防止分解中负功率的出现。最后对NASA/JPL实验室AIRSAR-L波段的旧金山数据,以及ALOS/PALSAR的北京地区极化数据进行了分析,实验结果验证了该方法的有效性。     

目标交叉极化散射特性的强度分析

对于雷达目标交叉极化散射弱于共极化散射的认识,具有易被忽视的前提,即通常当目标关于由天线和目标所确立的平面对称时,因两者之间相对位置的特殊性才使得目标散射的交叉极化分量明显弱于共极化分量。通过理论推导和测量实验,对目标交叉极化散射强度进行了分析,并在相当广泛的意义上证明了交叉极化散射并不一定弱于共极化散射。该结论对于进一步挖掘雷达极化信息获取能力,进而充分利用极化信息提高雷达工作性能具有一定的启发意义。     

修正二面角散射模型的改进四分量分解

提出了一种面向极化合成孔径雷达数据的改进四分量分解方法.针对极化分解中体散射过高估计问题,改进极化分解使用分布二面角散射模型替代四分量分解原相干偶次散射模型,并引入归一化圆相关系数以实现分解.将改进极化分解运用到奥伯法芬霍芬(Oberpfaffenhofen)地区的实验合成孔径雷达(Experimental Synthetic Aperture Radar,ESAR)的全极化机载L波段数据和北京地区的先进陆地观测卫星L波段相控阵合成孔径雷达(the Phased Array Lband SAR sensor of Advanced Land Observing Satellite,ALOS PALSAR)的全极化星载数据,通过负功率像素、地物散射分量的对比,以及分解结果和光学图像的比对三个方面说明了改进极化分解的有效性.改进极化分解能够有效降低体散射分量,减少负功率像素个数,以及正确获得45°建筑的散射机制.     

一种高动态弱GNSS信号跟踪解调算法研究与实现

在某些高动态弱信号场景中,载波相位难以锁定。为实现对高动态弱全球导航卫星系统(GNSS)信号的跟踪,考虑锁频环较锁相环更为鲁棒,提出了一种基于锁频环(FLL)+差分解调的算法,实现对GNSS信号的跟踪和解调。该算法采用二阶FLL实现对卫星信号的频率进行跟踪,差分解调算法实现对比特数据的解调。工程应用上,算法采用现场可编程门阵列和数字信号处理器(FPGA+DSP)的架构实现,在FPGA中实现信号的跟踪信号的前处理,在DSP中实现跟踪环路算法、位同步和差分解调。本文在Matlab平台中实现算法的仿真,通过模拟器平台和对天接收真实的GNSS信号对算法进行验证。仿真结果与实验结果表明,该算法在高动态弱信号条件下能实现对卫星信号的稳定跟踪和数据的解调,克服了锁相环难以锁定导致数据无法解调的难题,最终实现GNSS信号在该条件下的位置、速度和时间(PVT)解算。     

植被散射的蒙特卡罗模拟及其在低掠角散射中应用

本文提出利用蒙特卡罗算法研究植被散射及其低掠角散射特性.根据双层植被的散射模型,考虑到植被层内各散射体场的相干和多径效应,利用蒙特卡罗算法模拟随机分布和簇规则分布植被的低掠角散射系数,适当解释植被散射的后向增强和掠射特性.     

基于一般散射模型的Hybrid Freeman/Eigenvalue分解算法

提出了一种新的基于一般散射模型的hybrid Freeman/eigenvalue分解算法,用于分析极化合成孔径雷达(PolSAR)数据.文中,单位矩阵作为体散射模型,相干矩阵的两个较大特征值对应的特征向量作为表面散射模型和二次散射模型,并且不需要反射对称条件.新算法有三个优点:第一,表面散射和二次散射不需要反射对称条件,更符合一般散射体的建模;第二,因为散射能量是相干矩阵特征值的线性组合,所以散射能量具有旋转不变性;第三,表面散射能量和二次散射能量避免了负值现象.在San Francisco地区的AIRSAR数据上进行了实验,证明了新算法的有效性.     

随机粗糙面上目标散射差值计算的快速互耦迭代方法

用粗糙面上方有目标和无目标时空间散射场的差值计算的雷达散射截面,称为差场雷达散射截面.本文推导TE波入射下电场积分方程(EFIE),直接求解散射差场.本文提出目标与粗糙面之间的互耦迭代的计算方法,散射场纳入了目标与粗糙面之间复杂的相互作用,给出了迭代过程中纳入的粗糙面长度的选择.用Monte-Carlo方法,计算了P-M谱粗糙海面上方二维圆柱和方柱的散射,说明目标的几何结构对散射方向图的影响.     

Retrievals of underlying surface roughness and moisture from polarimetric pulse echoes in the specular direction through stratified vegetation canopy

The time-dependent Mueller matrix solution of vector radiative transfer for stratified random media of nonspherical scatterers is presented. Copolarized and cross-polarized bistatic scattering for a polarized pulse incidence are numerically simulated. Numerical results well demonstrate volumetric and surface scattering mechanism and depict the fraction distribution of random scatterers of stratified random media. The peak tails in polarized echoes due to wave reflections from the underlying surface can be identified. Its copolarized peaks in the specular direction are employed for simultaneous retrievals of the underlying surface roughness and moisture with the presence of stratified vegetation canopy.     

快速计算一维分层粗糙面之间金属目标复合散射的互耦迭代算法

为研究一维分层介质粗糙面之间金属目标的复合电磁散射特性,该文提出了一种结合前后向迭代算法(FBM)和双共轭梯度法(Bi-CG)的快速互耦迭代算法(CCIA)。推导了分层粗糙面与金属目标的耦合边界积分方程组,采用FBM和Bi-CG分别求解分层粗糙面与目标的边界积分方程,目标和分层粗糙面的相互作用通过更新两方程的激励项来实现。计算了双层介质高斯粗糙面及无限长金属圆柱的复合电磁散射特性,当目标尺寸趋于零时与只有分层粗糙面的散射系数相吻合,验证了该算法的正确性;分析了不同粗糙面情况下该算法的收敛性;讨论了目标尺寸与位置变化对复合散射系数的影响。结果表明,金属目标的存在明显影响了分层粗糙面的散射特性。     

粗糙面下方金属目标复合电磁散射的快速算法

为快速有效计算粗糙面下金属目标的复合电磁散射,提出了一种基于前后向迭代算法(FBM)和共轭梯度(CG)法的快速互耦迭代算(CCIA).首先建立目标与粗糙面的耦合积分方程组,并采用矩量法将其离散为矩阵方程.其次针对得到的耦合积分方程,用FBM求解粗糙面表面电流分布,用CG法求解目标表面电流分布,目标和粗糙面的相互作用通过更新两方程的激励项完成.最后,计算了高斯粗糙面下方无限长金属圆柱目标的复合电磁散射系数,当目标尺寸趋于零或目标深度趋于无穷时的结果与单独介质粗糙面相一致,验证了该数值方法的正确性;同时,讨论了不同粗糙面情况下该方法的收敛性,并分析了不同粗糙面媒质、目标尺寸和目标位置对双站散射系数的影响.     

苯、吡啶及吡嗪分子的超拉曼和表面增强超拉曼光谱

用量子化学从头算法计算了苯、吡啶及吡嗪分子的超粒曼和表面增强的超拉曼光谱，并比较了理论计算与实验测量的结果，用Gaussian98中的密度泛函的方法计算分子的偶极矩、极化率和超极化率以及偶极矩、极化率的导数，而超极化率的导数则有限差分的方法来计算，为了检验有限差分法的准确性，用该方法计算了上述分子的红外和拉曼光谱，其结果与Gaussian98的计算结果高度一致，建立了基于有限差分法计算分子红外，拉曼，表面增强拉曼。超拉曼和表面增强超拉曼的光谱强度的方法，并编写了计算程序。     

微粗糙度光散射研究：（1）散射角分布全空间测量系统

本文简述光学表面微粗糙度光散射的基本特性。光散射源测量的基本原理,研制的微分散射分布测量系统与两个实验结果。     

海面上舰船目标的紫外散射特性研究

基于粗糙面双向反射分布函数(BRDF)模型,考虑海面的影响,设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,讨论分析了海面上舰船目标对海天背景紫外辐射的散射特性.运用大气传输软件MODTRAN,计算了0.3～0.4μm波段太阳、天空背景的紫外辐射特性;根据粗糙面散射理论,分别对海面和目标表面进行BRDF建模,并讨论了面元的光散射特性;设计了海面舰船目标的紫外光散射亮度计算流程,并利用此流程计算分析了某舰船模型的紫外光散射亮度.结果显示探测时间、探测方位、舰船表面蒙皮材料、舰船形状、海面散射等因素,都对舰船目标的紫外光散射特性产生影响,为完善舰船目标紫外辐射特性数据库提供有效依据.     

厚金属板与台阶的散射

将每种极化的照射分解为对称与反对称照射之和，丛而将厚金属板的散射问题化为两种台阶的散射问题。用Wiener-Hopf法求得散射场的Fourier变换后，从中减去表面均匀电流的辐射场的Fourier变换，应用鞍点法即可求得棱边的散射场。根据线电流与电偶极辐射场的关系，由无限长棱边的场反推得微元的场。此结果可用于曲率不大的有限长曲棱边。